Для работы коллайдеров ВЭПП-4 и ВЭПП-2000 Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН необходимо постоянное производство электронов и позитронов. С 2015 года поставщик этих частиц для обоих машин — инжекционный комплекс ВЭПП-5. На старте своей работы последний производил 800 миллионов позитронов в секунду, а в результате комплексной модернизации удалось достичь показателя в 10 миллиардов.
Производство электронов и позитронов начинается с формирования интенсивного электронного пучка. По словам младшего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Данилы Алексеевича Никифорова, для этого необходим катод — маленькая «таблеточка», которая разогревается до 1200 градусов и затем с помощью высокого напряжения оттуда извлекаются электроны (около 200 миллиардов в секунду). Затем пучок ускоряется, и при ударе в специальную позитронную мишень появляются позитроны. Дальше происходит их доускорение, накопление в специальном кольце, где пучок позитронов приобретает качества, необходимые для дальнейшей транспортировки к потребителям — коллайдерам ВЭПП-4 и ВЭПП-2000.
Данила Никифоров в пультовой ВЭПП-5
«Этот цикл должен повторяться многократно, 24 часа в сутки, для этого нужна стабильная работа инжекционного комплекса. Сейчас мы вышли на расчетные параметры, работаем в крейсерском режиме», — подчеркивает Данила Никифоров.
Инжекционный комплекс работает круглосуточно, сотрудники ИЯФ СО РАН контролируют его посменно по 12 часов. Два человека — начальник и дежурный смены отвечают за бесперебойную подачу пучков, а в случае нештатных ситуаций, например, скачков напряжения, в ручном режиме включают каждую систему.
«До модернизации оператору приходилось следить за большим количеством программ, это очень сложно, сейчас почти все автоматизировано и специалисту нужно контролировать только 3 — 4 параметра. Это упрощает процесс управления сменой потребителя: поскольку у нас два коллайдера и один источник, мы должны разделять время, что непросто. Все процессы быстропротекающие, мы оперируем не секундами или часами, а пико- (1012 секунды) и наносекундами (109 секунды). Автоматизация функционирования всех систем позволила увеличить набор статистики на коллайдерах. В сравнении с 2014 годом, когда только запускался этот комплекс, такой показатель, как интеграл светимости на ВЭПП-2000 мы увеличили в три раза. Последнее существенно помогает в обработке данных тем, кто работает на детекторах», — комментирует Данила Никифоров.
Однако для функционирования коллайдера Супер С-тау фабрика, планируемого к реализации в рамках программы «Академгородок 2.0», нужна в десять раз большая производительность. Это станет возможным благодаря дальнейшей модернизации инжекционного комплекса или строительству нового.
«Наука в Сибири»
Фото Надежды Дмитриевой
